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特种纸技术发展现状

2018-09-10刘文肖贵华李政朝鲁门贾程瑛

中国造纸 2018年7期

刘文 肖贵华 李政 朝鲁门 贾程瑛

摘要:主要介绍了近年来特种纸及相关产业的技术进步和发展,包括纤维原料、工艺和装备、新产品和应用等。此外,还介绍了日本造纸行业在纳米纤维素纤维的制备及应用产业化方面取得的引人注目进展。

关键词:特种纸;热塑性复合材料;纳米纤维素纤维

中图分类号:TS758文献标识码:ADOI:1011980/jissn0254508X201807011

收稿日期:20180605(修改稿)Currend Situation of Technical Progress in Specialty Paper IndustryLIU Wen1,2,*XIAO Guihua1,2LI Zheng1,2Tsolmon Borjigin1,2JIA Chengying3

(1China National Pulp and Paper Research Institute Co., Ltd., Beijing, 100102; 2National Engineering Lab for Pulp and Paper,

Beijing, 100102; 3 Quzhou Branch China National Pulp and Paper Research Institute Co.,Ltd., Quzhou, Zhejiang Province,324022)

(*Email: liuwen0412@126com)

Abstract:The technical progress of specialty paper and related industries in recent years were introduced, including fiber materials, process and equipment, new products and application In addition, the remarkable progress in industrialization of preparation and application of nanocellulose fiber in Japan was also described

Key words:specialty paper; thermoplastic composite; nanocellulose fiber

特种纸的技术进步,离不开相关行业的发展,这其中既包括制备特种纸的相关加工设备、纤维原料、功能化学品的技术发展,也包括应用市场的发展变化。近年来,特种纸的原材料不断丰富,一些高性能的化学纤维不断涌现,帘式涂布、热风穿透干燥等依赖进口的设备已实现了国产化,辐射固化等新的加工处理技术得到了应用,都为特种纸的技术进步提供了支撑。

在复合材料领域的应用是特种纸一个新的市場,采用碳纤维等高强度纤维与热塑性纤维混合抄造的特种纸被称为热塑性复合材料预浸材。将此预浸材多层叠加在一起,再经过热压就可以制备出不同形状的部件。造纸法生产热塑性复合材料,具有生产效率高、成本低等优点,未来在汽车、航空等各类零部件方面的应用前景十分广阔。

纳米纤维素纤维作为一种源于纸浆的新材料,受到了国内外造纸行业的高度重视,在制备技术和应用方面都进行了大量的研究。特别是日本的主要造纸企业纷纷与各大学密切合作,建立了多条纳米纤维素纤维规模化的生产线,并使纳米纤维素纤维在特种纸等很多领域得到了实际应用。日本在纳米纤维素纤维的开发应用方面处于国际领先地位。

1特种纸纤维原料的技术发展

化学纤维和无机纤维是特种纸常用的非植物纤维原料。近年来,我国非植物纤维的制备技术不断进步,新产品不断涌现,如高强高模、耐腐蚀、抗燃的化学纤维,可溶性的陶瓷纤维等,为高新功能特种纸的开发奠定了基础。与此同时,使用非植物纤维的特种纸品种不断增加,产量也大幅增长。如无纺壁纸(涤纶)、芳纶纸、过滤衬纸(科达纸业称为骨格纸)、高透纸(黏胶或天丝纤维)、一体机印版原纸(芯壳纤维、涤纶纤维)、云龙纸(黏胶纤维)、陶瓷纤维纸、玻璃纤维纸等。这些高性能特种纸的开发和生产,进一步拓展了特种纸的应用领域,扩大了特种纸的市场。

11芳纶纤维

对位芳纶纤维无熔点,相容性差,机械加工困难,目前用于制造绝缘材料和蜂窝结构材料的主要是使用间位芳纶纤维纸。我国较早生产间位芳纶纤维的企业是广东彩艳股份有限公司(以下简称广东彩艳)和烟台氨纶股份有限公司(以下简称烟台氨纶),初期其纤维的主要用途是制造高温过滤用无纺布。随后在芳纶纤维纸的开发过程中,广东彩艳尝试建设了一条长网纸机生产线,但没有取得成功;烟台氨纶虽然比广东彩艳晚了一些,但其采用进口斜网纸机制备芳纶纸取得了成功。实际上,也不是长网纸机不能用来生产芳纶纸,从杜邦公司早期与国内交流的资料来看,该公司就是用的长网纸机,因为当时还没有发明斜网纸机,但可能进行了特殊改造。随后圣欧芳纶(江苏)股份有限公司也投产了间位芳纶纤维及其造纸生产线。目前,在高温过滤领域间位芳纶纤维由于受到聚苯硫醚的强有力竞争,已失去了大部分市场,广东彩艳已退出了间位芳纶纤维的生产,转而与圣欧芳纶(江苏)股份有限公司进行合作。

12聚酰亚胺纤维

聚酰亚胺纤维具有优良的强度、耐高温和耐射线性能。其模量可达10~12 GPa,在聚合物中加入嘧啶单元的聚酰亚胺纤维模量可达285 GPa,是目前有机高分子纤维中最高的。其极限氧指数达到44,在300℃经100 h使用后强度保持率为50%~70%[1]。长春高琦聚酰亚胺材料有限公司2013年建成年产300 t聚酰亚胺纸生产线,成为世界上首条聚酰亚胺纸生产线。虽然聚酰亚胺纸具有诸多优异的性能,可以用于航空、航天、电力绝缘等诸多领域,但由于其价格昂贵,应用推广并不理想。

13密胺纤维

密胺纤维又称三聚氰胺纤维、三聚氰胺缩甲醛纤维,简称MF纤维。密胺纤维是一种难燃的、耐高温、吸水性好、染色性好的高性能特种纤维,无熔点,不熔滴。通常用作高温炉前工作服、焊工围裙和手套、消防服、飞机椅套、热气滤材和离合器衬层等各种高温防护服和防火抗燃制品。美国BASF公司于20世纪90年代初投入了全球第一条生产线,年产量1600 t,1992年该公司被美国家用纺织品制造商MckinnonLandMoran公司收购,将产能扩大到3000 t/a。我国四川金象化工产业集团已建成密胺纤维试验生产线,并与中国制浆造纸研究院有限公司合作开展相关特种纸生产技术的研究。

14溶剂法再生纤维素纤维

以奥地利兰精公司天丝纤维为代表的溶剂法再生纤维素纤维生产工艺比黏胶法的生产工艺绿色环保,近年来发展很快。相对于黏胶纤维,该工艺生产的再生纤维素纤维在打浆过程中可以分丝帚化,用于抄造特种纸更容易进行孔隙结构和强度的调整,因而适应性更广。该纤维可用于制备可冲散湿纸巾、电池隔膜、过滤材料、医疗包装材料等。我国化纤行业经过不懈努力,在此领域也取得了技术突破。河北保定天鹅新型纤维制造有限公司Lyocell项目一期,年产15万t的生产线于2014年正式开工生产;山东英利实业有限公司年产15万t Lyocell纤维生产线于2015年4月达产运行;中纺院绿色纤维股份公司成立后,首先实施的是年产15万t溶剂法纤维素纤维产业化项目,一期总投资56亿元,占地947 hm2,于2016年12月带料试生产。这些项目的投产,为我国利用溶剂法再生纤维素纤维造纸奠定了基础。

15可溶性陶瓷纤维

陶瓷纤维的主要化学成分是Al2O3、SiO2,性能非常稳定,在自然界和动物体内都不会降解,存在健康隐患。20世纪90年代末期,欧美开始推出以SiO2、MgO、CaO为主要成分的陶瓷纤维,其具有可在自然环境和动物体内降解的特性,即在人体体液中具有一定的溶解性,减少了对人體健康的损害,称之为可溶性陶瓷纤维(低生物持久性陶瓷纤维),该陶瓷纤维是新一代环保、绿色耐温、隔热无机纤维。由于MgO、CaO等成分的引入,有利于扩大成纤的黏度范围,改善成纤条件,提高了成纤率和纤维的柔软性。但与此同时,也会生成CaO·SiO2、CaO·MgO·2SiO2等低熔点化合物,造成纤维耐热性降低,故一般可溶性纤维属于低档陶瓷纤维,其产品多用作工业窑炉背衬材料。采用引入ZrO2成分的方法,提高原料的黏度,以抑制纤维受热结晶后晶粒生长速率,提高可溶性纤维的耐热性能。经过近20年的发展,可溶性陶瓷纤维在各方面性能已经与普通陶瓷纤维无差别,成本有明显降低,因此,在欧美日等发达国家的应用快速增长,国内在淄博等地已有厂家生产,未来以绿色环保的陶瓷纤维生产耐温隔热纸将成为陶瓷纤维纸的主要发展方向。

2新技术在特种纸中的应用

在采用新原材料的同时,熔喷纺丝、静电纺丝、等离子体改性、辐射固化、帘式涂布等新技术和装备也在特种纸中得到了推广和应用。其中熔喷纺丝、静电纺丝、等离子体改性也为特种纸提供了新的纤维原料。

21熔喷纺丝

熔喷纺丝起源于20世纪50年代初,美国海军实验室为收集核试验产生的放射性微粒,开始研制具有超细过滤效果的过滤材料。熔喷法是借助高速热气流使刚挤出的高聚物熔体迅速高倍拉伸固化成形的纺丝方法。熔喷法工艺流程短,纺丝纤维直径为1~15 μm,可以直接制成无纺织物。熔喷纺丝纤维可制造蓄电池隔板、超细过滤材料、电气绝缘纸、医药卫生材料等。德国GESSNER公司采用熔喷法纺丝纤维无纺布与植物纤维滤纸复合,制备了高精度高容尘滤纸。

22静电纺丝

静电纺丝是一种特殊的纤维制造工艺,聚合物溶液或熔体在强电场中进行喷射纺丝。在电场作用下,喷丝头处的液滴由球形变为圆锥形(即泰勒锥),并从圆锥尖端延展得到纤维细丝。这种方式可以生产出纳米级直径的纤维。静电纺丝以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺物质种类繁多、工艺可控等优点,已成为制备纳米纤维材料的主要途径之一。静电纺丝技术已经制备了种类丰富的纳米纤维,包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤维。静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术,可以用于生物医用材料、过滤及防护材料领域。美国唐纳森公司采用静电纺丝工艺制备了燃气轮机用高精度、低阻力的复合空气滤纸。

23等离子体改性

等离子体是一种物质能量较高的聚集状态,它的能量范围比气态、液态、固态物质都高,被称为物质的第四态。具有一定能量分布的电子、离子和中性粒子,在与材料表面的撞击时会将自己的能量传递给材料表面的分子和原子,产生一系列物理和化学过程,一些粒子还会注入到材料表面,引起散射、激发、重排、异构、缺陷、晶化及非晶化,从而改变材料的表面性能。在特种纸方面主要应用于亲水性较差的合成纤维改性,在其表面接枝亲水基团。

24热风穿透干燥(TAD)烘缸

热风穿透干燥(TAD)烘缸表面布满了蜂窝状的孔,热风可以从烘缸内部向外穿透纸幅,也可以从烘缸外部向内部穿入。热风穿透干燥可以明显提高纸张的松厚度和透气性,使松厚度提高15%~20%,在特种纸领域中,主要是应用在滤纸方面,其在生活用纸领域应用更多一些,但投资比普通卫生纸机高30%~40%,能耗是传统纸机的2倍。湖南正大轻科机械有限公司成功开发的国产热风穿透干燥烘缸已在湖南正佳特种材料有限公司过滤纸生产线上得到应用。

25辐射固化

辐射固化技术主要有紫外(UV)固化和电子束(EB)固化,是利用紫外光或电子束的辐射能量使高分子材料聚合凝固的技术。UV固化是利用中、短波(300~400 nm)UV辐射能量引发含活性官能团的高分子材料(树脂)聚合成固体薄膜。EB固化技术是利用电场将从阴极射线管发射出的EB进行直线加速,使其能量达到100~400 keV,EB辐射含有不饱和双键的涂层,引发涂层聚合,达到涂层固化的目的。

EB由于能量高,能直接使树脂和单体离解产生自由基、阴离子或阳离子而引发聚合,因而涂料配方中不用加入光引发剂,但比UV固化更环保、更卫生,这对食品、医学和生物材料十分重要。EB有很好的穿透能力,特别是深色不透明涂层,也能彻底固化,固化厚度可深达数厘米,这是UV固化技术望尘莫及的。EB固化可以做到更大功率,比UV固化速度更快。

20世纪60年代,德国推出了第一代UV涂料,在木器涂装工业上得到初步应用。随后逐步扩展至纸张、塑料、金属等基材的涂装。同一时期,福特汽车公司首次将EB固化技术用于汽车涂料固化。世界上主要的EB设备在美国、欧洲、日本,我国深圳劲嘉集团、南京盛凯特种纸材有限公司等也进口了EB固化设备用于烟包装上光和皮革离型纸的生产,推进了EB固化设备在我国的产业化应用。

26帘式涂布

帘式涂布是涂料通过模头垂直流出并精确计量的一种涂布方法,涂布过程中涂料与水平运行中的原纸在运动过程实现交汇对接,在原纸的表面形成均匀的涂层。这种非接触式涂布原纸和涂料接触时没有受到任何机械力影响,因此,减少了纸幅断裂,涂料在原纸的表面分布也比较均匀,为提高生产效率和降低涂布量提供了可能。帘式涂布的关键技术是确保幕帘的稳定性和避免夹带空气,我国造纸行业现有的帘式涂布机主要以进口为主,用于涂布牛卡纸、热敏纸、无碳复写纸、不干胶等生产[2]。2017年2月由中国制浆造纸研究院和沙市轻机公司共同开发的国产第一台造纸用帘式涂布机在沧州意达花纸印刷材料有限公司投产,用于生产热转印纸,填补了国内空白。

3新型特种纸

31羟基磷灰石不燃纸[3]

中科院上海硅酸盐研究所朱英杰科研团队发明了一种新方法,以油酸钙为前驱体成功地制备出亲水性/疏水性可精确调控的羟基磷灰石超长纳米线,并以该超长纳米线作为原材料,采用简单的真空抽滤技术成功地制备出新型羟基磷灰石不燃纸,该纸张具有层状结构。在此基础上,通过对羟基磷灰石超长纳米线改性和加工,开发出了具有不同功能特性的紙张。通过原位掺杂稀土离子和表面修饰,使其在特定的紫外光照射下,可以发出不同颜色的光及显示特定图案。调节掺杂到羟基磷灰石超长纳米线中的稀土离子的种类和比例,可制备出一系列不同发光颜色和发光强度的不燃纸。在羟基磷灰石超长纳米线上负载导电碳黑,再用聚二甲基硅氧烷进行涂层化处理,可以使该不燃纸具有超疏水表面和导电功能,即使将其浸泡在水中或在火中灼烧也可稳定工作。此外,新型柔性导电不燃纸具有电热效应,通电后能在短时间内快速升温。通过原位沉积方式在羟基磷灰石超长纳米线表面负载纳米催化剂,可以有效解决纳米催化剂的分离和均匀分散等问题。

32纸基热塑性树脂复合材料

我国热塑性树脂基复合材料的研究始于20世纪80年代末期,近年来取得了快速发展,2000年产量达到12 万t,约占树脂基复合材料总产量的17%,到2015年,热塑性树脂基复合材料产量230 万t,占树脂基复合材料总产量的43%,年均增长率达到73%。

热塑性树脂基复合材料主要有长纤维增强粒料(LFP)、连续纤维增强预浸带(MITT)和玻璃纤维毡增强型热塑性复合材料(GMT)。根据使用要求不同,树脂基体主要有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚醚酰亚胺(PEI)等热塑性工程塑料,纤维种类包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和硼纤维等。

高性能热塑性树脂基复合材料以生产注塑件居多,产品有管件(弯头、三通、法兰)、阀门、叶轮、轴承、电器及汽车零件、GMT模压制品(如吉普车座椅支架)、汽车踏板、座椅等。玻璃纤维增强聚丙烯在汽车中的应用包括通风和供暖系统、空气过滤器外壳、变速箱盖、座椅架、挡泥板垫片、传动皮带保护罩等。

滑石粉填充的PP具有高刚性、高强度、极好的耐热老化性能及耐寒性,用作通风系统零部件,仪表盘和自动刹车控制系统等,例如美国HPM公司用20%滑石粉填充PP制成蜂窝状结构吸音天花板和轿车摇窗升降器卷绳筒外壳。

云母复合材料具有高刚性、高热变形温度、低收缩率、低挠曲性、尺寸稳定以及低密度、低价格等特点,利用云母聚丙烯复合材料可制作汽车仪表盘、前灯保护圈、挡板罩、车门护栏、电机风扇、百叶窗等部件,利用该材料的阻尼性可制作音响零件,利用其屏蔽性可制作蓄电池箱等。

近几年,采用造纸法制备热塑性复合材料引起了人们的关注,即采用热塑性化学纤维和增强纤维混合抄纸,然后再经热压等进行定型,制成不同形状和功能的零部件。该工艺的优点是工序短、生产效率高、成本低,简单形状1次处理即可,只需几分钟就能完成;可以回收碳纤维增强树脂(CFRP)废品中的碳纤维;预浸材是使用短纤维抄纸,因此各向同性优异,在冲压加工时无需考虑纤维方向,成型自由度高;可以成型厚度1 mm以下的薄型壳体。

日本阿波制纸开发了碳纤维增强热可塑性树脂(CARMIX CFRTP)成型件,首先将长度为3~6 mm的碳纤维和热可塑性树脂纤维(PP、PE等)等多种纤维分散在水中,然后经抄纸、层合、热压等工序制作成碳纤维增强热塑性塑料(CFRTP)成型品。CFRTP的强度约为PP、PE等通用树脂的5倍。尤其是使用尼龙纤维的CFRTP,在体积比相同的情况下,可实现与铝合金“A5052”相同的拉伸强度,而质量仅为其1/3~1/2。阿波制纸认为,未来有可能使用碳纤维强化热固性树脂开发出强度与铁相当的替代品(质量比为1/7),但工序与前面有所不同,环氧树脂、苯酚等未硬化的热固性树脂在抄纸后添加,通过热压的方式成型。CARMIX CFRP、铁、铝弯曲的强度比较见表1[4]。表1CARMIX CFRP、铁、铝弯曲的强度比较

材料弯曲强度/MPa密度/g·cm-3CARMIX CFRP25011铁40078铝15027

王子控股也采用造纸工艺开发了CFRTP,但王子控股的预浸材由长12~13 mm的碳纤维和树脂纤维组成。主要树脂材料为PEI、聚碳酸酯(PC)、PP、聚酰胺(PA6)。

CFRP虽然已在部分领域实现实用化,但还不够普及,能否被量产汽车采用是很关键的。虽然汽车行业希望实现轻量化,对CFRP也十分关注,但CFRP高成本妨碍了其在汽车行业的应用。现行CFRP预浸材“每千克高达5000~6000日元”(阿波制纸)。而汽车行业则要求每千克至少降至2000~3000日元以下,供需双方在价格方面存在很大差距。王子控股和阿波制纸公司采用造纸工艺制备CFRP预浸材,主要目的就是降低其生产成本。

我国在该纸基热塑性树脂复合材料的研究方面还比较薄弱,2016年池州特种纸交流会上,上海海城股份公司的吴立群教授曾以此为题进行了专题讲座。2017年衢州特纸委会员大会上,南京林业大学的周小凡教授介绍了秸秆与塑料复合材料的研究成果,该材料制备技术与纸基热塑性复合材料有一定的相近性。

33纳米对位芳纶纤维纸

武汉纺织大学庹星星等人[5]通过低温溶液缩聚法制备聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)纤维,然后在添加溶剂和高剪切的作用下制备出尺寸均匀的纳米芳纶纤维,最后通过真空辅助抽滤法将纳米纤维分散液制成薄膜(纳米纤维纸)。相比于商业化的锂离子电池PP隔膜,纳米芳纶纤维纸隔膜的力学性能优异,拉伸强度在50 MPa左右;亲水性好,对电解液的浸润性好;热稳定性能良好,在400℃左右才开始分解,高温下仍然能保持尺寸的完整性,在150℃和200℃的条件下热处理30 min,PP隔膜已经严重变形、收缩,而纳米PPTA纤维隔膜仍然完好无损。

34金属粉末纸

德国造纸研究所的科学家尝试采用造纸法制备多孔钛电极,用于电解水。其主要工艺过程是在抄纸过程中添加大量的钛金属粉末,成纸中钛金属粉末的含量在75%以上,再将此以钛金属粉末为主的纸经过高温烧结,去除其中的有机成分,同时将金属粉末烧结成多孔的电极材料。其厚度和孔隙结构等性能参数可以通过变化造纸工艺参数进行调整。该电极材料将为质子交换膜(PEM)电解槽提供具有最优性能的低成本的气/液扩散层,可以保证水的均一分布和气体的扩散顺畅。

35储电纸

瑞典Innventia研究院的Hjalmar Granberg及其团队最近开发出了能够存储电能的纸张,这种纸张由纳米纤维素和导电聚合物组成。此项研究成果由Granberg及来自KTH皇家理工学院、Linkping大学、丹麦技术大学和肯塔基大学的研究人员共同完成,研究结果发表在Advanced Science期刊上[6]。

这种纸看上去像橡胶,是利用Innventia研究院的中试设备将纤维解离成纳米纤维素纤维,纳米纤维素纤维分散在水中,添加导电聚合物,聚合物在纳米纤维素纤维表面形成薄的包覆层,然后抄造成纸。用这种材料制成直径15 cm、厚度为十分之几毫米的片材,可以储存高达1法拉的电能,与目前市场上的超级电容相近。这种材料可以充放电几百次,并且每次充电只需几秒钟。

4纳米纤维素纤维的制备和应用

酸水解法制备纳米纤维素纤维成本高昂,在一定程度上制约了其应用。为降低其生产成本,开发了多种不同的制备方法,包括磷酸酯化法、TEMPO催化氧化工艺、对向冲击法、羧甲基化法等制备工艺。京都大学的失野浩之教授开发了制备纤维素纳米纤丝(CNF)新方法,首先把纸浆抄成纸状后,进行特殊的化学处理,把此纸粉碎后与树脂混合,在此过程中纸浆纤维就会微细化成纳米级水平。现有纳米纤维素纤维的生产成本是5000 日元/kg,为与树脂能良好共混而进行化学处理会使成本上升为10000 日元/kg,上述新方法预计量产后生产成本为1000 日元/kg,到2030年目标生产成本下降到300 日元/kg。

日本制纸株式会社、大王制纸株式会社、中越纸浆工业株式会社皆在追求生产规模的扩大,并试图以CNF取代玻璃纤维等材料。另一方面,王子控股株式会社则相对谨慎,主要以开拓新应用市场为优先目标。日本几家造纸企业纳米纤维素纤维生产线的采取的工艺和规模见表2。表2日本造纸企业纳米纤维素纤维生产线的工艺和规模

公司规模/t·a-1地点制备方法投产时间王子控股40富冈工厂磷酸酯化法2016年12月25*透明膜日本制纸30岩国工厂TEMPO2013年10月500石卷工厂TEMPO法2017年4月10富士市树脂混炼法2017年6月30江津工厂CM化CNF2017年9月大王制纸100三岛工厂2016年5月10四国岛2018年1月中越纸浆100川内工厂对向冲击法

(ACC法)2017年4月注*透明膜的规模为25万m2/a。納米纤维素纤维质轻高强、比表面积大、气体阻隔性好、受热尺寸变化小、在水中表现出了独特的黏性、孔隙调控性好等特性。在应用方面,世界各国的科技工作者开展了大量的研究。包括纳米纤维素纤维改性后用于增强高分子树脂材料,制作家用汽车零部件;利用其保水增黏特性用作化妆品添加剂,发挥其不黏、水灵娇嫩之感;用于制作透明膜,替代电子行业玻璃制品;用作食品添加剂;制备锂电池隔膜;制备空气过滤器,可以方便地调节过滤材料的孔隙结构;制备超低密度多孔体,用于催化剂载体、隔热材料、吸收材料。其中已有多项应用取得了实用化,尤以日本的造纸企业处于领先地位。

日本制纸公司在纳米纤维素纤维上负载银离子,使其具有抗菌、除臭功能,已于2015年10月成功用于商品化的成人纸尿裤上。特种东海制纸20年前就开始制备纳米纤维素纤维,作为固定高分子吸水树脂(SAP)的黏合剂,除了用于失禁用品外,还用于电气通信领域防止结露的调湿纸。该公司2006年还开发了用于色谱分析(TLC)的微细纤维素纤维纸,通过CNF的网目结构可以提高分离性能,现在已面向试剂工厂提供TLC用纸。三菱铅笔和第一工业制药已成功把纳米纤维素纤维用作圆珠笔的增黏材料应用于实际生产。日本凸版印刷公司利用CNF气体阻隔性好的特点,开发了CNF涂布的纸杯,其保鲜性能好,可以降解,价格与涂塑杯几乎一样,2017年2月已开始上市销售。该纸杯可用于方便面、点心、冰激凌、乳制品的包装。王子制纸开发的CNF增黏剂“AUROVISCO”于2017年4月开始发售。2017年5月底,第一批用于生产汽车美容用品(清洗剂等)的产品已出货。“AUROVISCO”比市场上销售的其他天然增黏剂黏度高10~100倍,只需少量添加便可达到理想的效果。“AUROVISCO”不仅在黏度上有压倒性优势,还具有较高的触变性。CNF增黏剂在静止状态下黏度很高,而搅拌之后黏度下降,易于分散,放置一定时间后黏度又能恢复,使用非常方便,且其透明度高,添加后不会影响应用产品本身的颜色。

5结语

造纸法制备热塑性复合材料是特种纸应用的新领域,为特种纸产业开辟了新的市场,将会使特种纸的应用领域更加广泛,在材料领域的地位和重要性进一步提升。纳米纤维素纤维作為纳米材料,可以用于特种纸的开发和生产,同时还可以用于复合材料等很多方面,是制浆造纸产业发展的一个新亮点,其产业规模也很适合于特种纸企业的开发生产。我国纳米纤维素纤维的制备和应用的研究远远落后于日本,其研究开发模式和取得的效果值得我国同行借鉴和学习,加强产业链上、下游的密切合作,是推进纳米纤维素纤维尽快实现产业化的有效途径。

我国经济正处在新旧动能转换的艰难进程中,我国特种纸产业同样处于产能过剩,急需开拓创新的历史时期。特种纸企业应该充分认识到特种纸涉及的纤维原料、工艺设备、应用市场等的复杂性,高度关注行业技术的新发展、新变化、新趋势,积极主动与相关科研单位、高等院校开展长期密切合作,提升我国特种纸产业的创新能力和竞争力。

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